Amsterdam Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Hibrid-2D optik modulyator. a Konsepsiyanın illüstrasiyası: heterostruktur boşluğunda monolayer 2D yarımkeçiricinin elektrik tənzimlənməsi, əks olunan şüanın güclü intensivlik modulyasiyasına nail olmaq üçün dielektrik qeyri-lokal metasəthin güclü işıq-maddə qarşılıqlı təsiri ilə birləşdirilir. b Çılpaq heterostruktur boşluğu üçün qapı gərginliyinin (rənginin) funksiyası kimi eksperimental olaraq ölçülmüş fotolüminesans (PL) intensivliyi. Əlavədə monolayerin mavi rəngdə konturu və qırmızı xaçla ölçü mövqeyi göstərilən heterostrukturun mikroqrafı göstərilir. Miqyas çubuğu: 5 μm. c Modulyator dizaynının ətraflı həndəsəsinin sxemi (miqyaslı deyil). d Sərbəst fəza dalğa uzunluğu λ ₀ = 621 nm olan eninə elektrik (TE) polyarlaşdırılmış normal hadisə dalğası üçün elektrik sahəsinin intensivliyinin artırılması  . Mavi xətt monolayeri təmsil edir. e Daxili ( Ri _, mavi) və n-dopingli ( Rn , qırmızı) monolayer olan cihaz üçün hesablanmış əksetmə spektrləri _. f e- dən çıxarılan müvafiq modulyasiya dərinliyi (10⋅log ₁₀ ( Ri / _Rn ) , magenta) . Kredit: İşıq: Elm və Tətbiqlər (2026). DOI: 10.1038/s41377-025-02079-3

İşığı idarə etmək vacib texnoloji bir çətinlikdir – təkcə mikroskop və teleskoplardakı optikanın geniş miqyasında deyil, həm də nanometr miqyasında. Bu yaxınlarda Amsterdam Universitetinin fizikləri istədikləri zaman açılıb-söndürülə bilən nanomiqyaslı güzgü yaratmağa imkan verən ağıllı bir kvant hiyləsini dərc etdilər.

Əsər Light: Science & Applications jurnalında dərc olunub .

Nano miqyaslı işıq açarı

Müasir laboratoriya təcrübələrində işığı kiçik miqyaslarda inanılmaz dərəcədə idarə etmək mümkündür. Buna nail olmaq üçün fiziklər metasəthlər adlanan ultra nazik optik örtüklərdən istifadə edirlər . Bu strukturlar adətən bir neçə on-yüz nanometr qalınlığında olur; bu, insan saçından təxminən min dəfə nazikdir. Kiçik ölçülərinə baxmayaraq, bu ağıllı şəkildə hazırlanmış nanostrukturlar işığı əyə, fokuslaya və ya görünməmiş şəkildə manipulyasiya edə bilər.

Bu son inkişaflar nanosferalarda optikaya nail olmağa imkan verir, lakin imkanlar hələ də bir qədər məhduddur. Əsas problem metasəthlərin əksəriyyətinin “statik” olmasıdır: onlar hazırlandıqdan sonra davranışları dəyişdirilə bilməz. Gələcək texnologiyalar üçün alimlərə daha çox ehtiyac var: onlar indi yalnız elektron sxemlərdə əldə edə biləcəyimiz şeyləri işıqla əldə etmək üçün aktiv şəkildə tənzimlənə bilən – yuxarı və ya aşağı çevrilə bilən, yandırıla və ya söndürülə bilən optik komponentlərə sahib olmaq istəyirlər.

Yeni tədqiqatda UvA-Fizika İnstitutundan fiziklər Tom Hoekstra və Jorik van de Groep mühüm bir irəliləyişi təsvir edirlər. Yeni bir yanaşmadan istifadə edərək, onlar aktiv şəkildə tənzimlənən metasəth əldə edə bildilər. Onun mərkəzində yeni bir kvant materialı dayanır: qısaca WS _{2 adlanan tək bir ”} ikiölçülü ” volfram disulfid təbəqəsi . Bu 2D materialın unikal xüsusiyyətləri tədqiqatçılara qırmızı işıq üçün istədiyi zaman yandırıla və söndürülə bilən nanoskal güzgü yaratmağa imkan verdi; əslində nanoskal üzərində işıq açarı.

Eksitonlar

Texniki baxımdan, Hoekstra və Van de Groepin qura bildiyi cihaz optik modulyator kimi tanınır. Ehtimal ki, bu cür optik modulyasiya üçün 2D materiallardan istifadə 2004-cü ildə bu materiallar kəşf edildikdən qısa müddət sonra təklif edilmişdi, lakin effektin otaq temperaturunda işləməsi olduqca çətin oldu.

Tədqiqatçıların uğurunun əsas aspekti, işığı öz daxilində – WS2-nin ikiölçülü təbəqəsinin yerləşdiyi yerdə tutan bir metasəthin qurulması idi _. Nəticədə , işıq və maddə arasındakı qarşılıqlı təsir qeyri-adi dərəcədə güclü olur; əslində o qədər güclüdür ki, WS2 təbəqəsi daxilində kvant effektləri _otaq temperaturunda davam edir və cihazın rekord səmərəliliklə işləməsini təmin edir.

Bu necə işləyir. WS2 _işığı udduqda, elektron daha yüksək enerji səviyyəsinə qədər həyəcanlanır. Atom baxımından nazik təbəqədə məhdudlaşma səbəbindən mənfi yüklü elektron və elektronun geridə qoyduğu müsbət yüklü “dəlik” elektrostatik cazibə ilə bir-birinə bağlı qalır və eksiton adlanan bir şey əmələ gətirir.

Bu kvant mexaniki fenomen cihazın tənzimlənməsinin əsasını təşkil edir. “Açıq” vəziyyətdə olan eksitonlar sayəsində cihaz nanoskal güzgü kimi görünən spektrin qırmızı hissəsində müəyyən dalğa uzunluqlarında işığı əks etdirir. Eksitonlar materialdakı yük sıxlığına çox həssas olduğundan, gərginlik tətbiq etməklə effektiv şəkildə yatırıla bilər. Nəticədə, “söndürülmüş” vəziyyətdə bütün qırmızı işığı udulur və artıq heç biri əks olunmur.

Fotonikanın yeni bir dövrü

Hoekstra və Van de Groepin işi göstərir ki, 2D materiallarındakı eksitonlar hər cür tətbiq üçün kompakt, aktiv optik komponentlərdə istifadə edilə bilər.

Gələcəyə baxdıqda, onların yanaşması işığın tez və dəqiq idarə olunması lazım olan hər yerdə tətbiq olunmaq üçün maraqlı imkanlar təqdim edir. İşıq şüalarının məlumatları hava vasitəsilə simsiz ötürdüyü optik rabitə xətlərini və ya ənənəvi elektronlar əvəzinə işıq hissəcikləri olan fotonların yüksək sürətlə və aşağı enerji xərci ilə məlumat daşıdığı optik hesablamaları düşünmək olar. Bütün bu potensial tətbiqlərlə eksitonlar fotonika sahəsində yeni bir dövrə səbəb ola bilər.

Daha çox məlumat: Tom Hoekstra və digərləri, Optik modulyasiya üçün hibrid-2D eksitonik metasəthdə elektriklə tənzimlənən güclü birləşmə, İşıq: Elm və Tətbiqlər (2026). DOI: 10.1038/s41377-025-02079-3

Jurnal məlumatları: İşıq: Elm və Tətbiqlər 

Amsterdam Universiteti tərəfindən təmin edilir